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アイテム
電気推進系による静止軌道への軌道変換の最適化
https://jaxa.repo.nii.ac.jp/records/42838
https://jaxa.repo.nii.ac.jp/records/4283817febc25-59d8-4d4b-b593-9dbbf5dac779
| 名前 / ファイル | ライセンス | アクション |
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45401000.pdf (11.7 MB)
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| Item type | テクニカルレポート / Technical Report(1) | |||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 公開日 | 2015-03-26 | |||||||||
| タイトル | ||||||||||
| タイトル | 電気推進系による静止軌道への軌道変換の最適化 | |||||||||
| 言語 | ||||||||||
| 言語 | jpn | |||||||||
| キーワード | ||||||||||
| 主題Scheme | Other | |||||||||
| 主題 | 最適化 | |||||||||
| キーワード | ||||||||||
| 主題Scheme | Other | |||||||||
| 主題 | 軌道遷移 | |||||||||
| キーワード | ||||||||||
| 主題Scheme | Other | |||||||||
| 主題 | 地球静止軌道 | |||||||||
| キーワード | ||||||||||
| 主題Scheme | Other | |||||||||
| 主題 | 太陽電気推進 | |||||||||
| キーワード | ||||||||||
| 主題Scheme | Other | |||||||||
| 主題 | 太陽発電機 | |||||||||
| キーワード | ||||||||||
| 主題Scheme | Other | |||||||||
| 主題 | 太陽蝕 | |||||||||
| キーワード | ||||||||||
| 主題Scheme | Other | |||||||||
| 主題 | 非線形プログラミング | |||||||||
| キーワード | ||||||||||
| 主題Scheme | Other | |||||||||
| 主題 | 太陽電池 | |||||||||
| キーワード | ||||||||||
| 主題Scheme | Other | |||||||||
| 主題 | 劣化 | |||||||||
| キーワード | ||||||||||
| 主題Scheme | Other | |||||||||
| 主題 | 逐次2次計画法 | |||||||||
| キーワード | ||||||||||
| 主題Scheme | Other | |||||||||
| 主題 | Kepler要素 | |||||||||
| キーワード | ||||||||||
| 主題Scheme | Other | |||||||||
| 主題 | 一般摂動法 | |||||||||
| キーワード | ||||||||||
| 言語 | en | |||||||||
| 主題Scheme | Other | |||||||||
| 主題 | optimization | |||||||||
| キーワード | ||||||||||
| 言語 | en | |||||||||
| 主題Scheme | Other | |||||||||
| 主題 | orbital transfer | |||||||||
| キーワード | ||||||||||
| 言語 | en | |||||||||
| 主題Scheme | Other | |||||||||
| 主題 | geostationary orbit | |||||||||
| キーワード | ||||||||||
| 言語 | en | |||||||||
| 主題Scheme | Other | |||||||||
| 主題 | solar electric propulsion | |||||||||
| キーワード | ||||||||||
| 言語 | en | |||||||||
| 主題Scheme | Other | |||||||||
| 主題 | solar generator | |||||||||
| キーワード | ||||||||||
| 言語 | en | |||||||||
| 主題Scheme | Other | |||||||||
| 主題 | solar eclipse | |||||||||
| キーワード | ||||||||||
| 言語 | en | |||||||||
| 主題Scheme | Other | |||||||||
| 主題 | nonlinear programming | |||||||||
| キーワード | ||||||||||
| 言語 | en | |||||||||
| 主題Scheme | Other | |||||||||
| 主題 | solar cell | |||||||||
| キーワード | ||||||||||
| 言語 | en | |||||||||
| 主題Scheme | Other | |||||||||
| 主題 | deterioration | |||||||||
| キーワード | ||||||||||
| 言語 | en | |||||||||
| 主題Scheme | Other | |||||||||
| 主題 | sequential quadratic programming | |||||||||
| キーワード | ||||||||||
| 言語 | en | |||||||||
| 主題Scheme | Other | |||||||||
| 主題 | Kepler element | |||||||||
| キーワード | ||||||||||
| 言語 | en | |||||||||
| 主題Scheme | Other | |||||||||
| 主題 | general perturbation method | |||||||||
| 資源タイプ | ||||||||||
| 資源タイプ識別子 | http://purl.org/coar/resource_type/c_18gh | |||||||||
| 資源タイプ | technical report | |||||||||
| その他のタイトル（英） | ||||||||||
| その他のタイトル | Optimization of orbital transfer to geostationary earth orbit by solar electric propulsion | |||||||||
| 著者 |
歌島, 昌由
× 歌島, 昌由
× Utashima, Masayoshi
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| 著者所属 | ||||||||||
| 宇宙開発事業団 技術研究本部 | ||||||||||
| 著者所属（英） | ||||||||||
| en | ||||||||||
| National Space Development Agency of Japan Office of Research and Development | ||||||||||
| 出版者 | ||||||||||
| 出版者 | 宇宙開発事業団 | |||||||||
| 出版者（英） | ||||||||||
| 出版者 | National Space Development Agency of Japan (NASDA) | |||||||||
| 書誌情報 |
宇宙開発事業団技術報告 en : NASDA Technical Memorandum 発行日 2003-01-31 |
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| 抄録 | ||||||||||
| 内容記述タイプ | Abstract | |||||||||
| 内容記述 | 将来のエネルギー供給の役割を担うべく、宇宙太陽発電システム(SSPS)実現に向けての検討が、宇宙開発事業団などを中心に行なわれている。SSPSは低軌道で組み立てられた後、静止軌道(GEO)まで電気推進系を用いて数ヶ月以上の期間をかけて運搬されると想定されている。この軌道間輸送を効率的に行なう事はSSPS実現に必須な項目の1つであり、低高度からGEOまでの最適軌道変換の検討が必要となる。出発軌道を円軌道とし、地球による蝕の影響(蝕期間は電気推進系を使えない)や地球重力場の扁平性(J(sub 2)項)などの摂動を無視した近似では、解析的に最適軌道変換を得る事ができる。しかし、現実のGEOへの軌道変換においては、地球による蝕、J(sub 2)項、放射線による太陽電池劣化の影響などを考慮する必要がある。この問題の解法として、従来は間接法である変分法が用いられて来た。しかし、摂動なども考慮すると非常に複雑となるだけでなく、随伴変数の初期値の設定も容易ではない。1998年に、直接法である非線型計画法を使い、変分法と比べて誤差1％程度の最適解が容易に得られる方法が文献に示された。その方法で解析ソフトを作成し、最適軌道変換の基本的な検討を行なった。500MHz程度の周波数のCPUを持つ安価なパソコンでも、10〜20分程度の時間で最適解を得る事ができ、初期値の設定も容易である。本報告では、この文献の方法を詳細に説明すると共に、それを適用して、GEOへの最適軌道変換が、地球による蝕、J(sub 2)項、放射線による太陽電池の劣化により、どのような影響を受けるかを述べる。最適化計算に用いられる太陽電池の劣化モデルは、計算量の少ない事と非線型性の小さい事が望まれる。現時点では他の文献に記載されているモデルが存在するのみであり、本報告でもそれを使用した。その結果、この劣化モデルには幾つかの課題のある事が判った。計算量を減らす工夫がされてはいるが、まだ不十分であり、このモデルの計算がCPU時間の大きな部分を占めている。また、非線型性もかなり大きく、目的関数の設定の仕方によっては収束しない事もある。このような問題もあり、1960年代のデータに基づく古いモデルではあるが、1987年から1997年の10年間静止軌道で運用されたETS-5のシリコン・セルの劣化と良く一致した。今後は、ガリウム砒素セルやmulti-junction cell、CI(G)S薄膜セルなどの新しいタイプのセルに対応した最適化計算用途を考慮した劣化モデルの開発が望まれる。 | |||||||||
| 抄録（英） | ||||||||||
| 内容記述タイプ | Other | |||||||||
| 内容記述 | The study towards the realization of the Space Solar Power System (SSPS) is being performed mainly by the National Space Development Agency of Japan etc. in order to play a role of the future energy supply. It is assumed that SSPS is carried to a Geostationary Earth Orbit (GEO) by an electric propulsion system, spending the period of several months or more, after it is assembled on a Low Earth Orbit (LEO). It is one of the indispensable items for SSPS realization to perform the orbital transfer efficiently, and the investigation of the optimal orbital transfer from LEO to GEO is required. When a start orbit is a circular one and both the eclipse and the perturbations are neglected, the optimal orbital transfer can be analytically obtained. However, in the actual orbital transfer to GEO, it is necessary to take into consideration the eclipse by the earth, J(sub 2) terms of the earth gravity field, and the solar cell degradation by radiation. As a solution method of this problem, the calculus of variations which is an indirect method has been used conventionally. However, if perturbations etc. are taken into consideration, not only the formulation becomes very complicated but also a setup of the initial values for the adjoint vector is not easy. In 1998, a method was shown in a reference. That method used the nonlinear programming method and could obtain easily an optimal solution with the error less than about 1 percent. Therefore, analysis software was made by that method and fundamental examination of the optimal orbital transfer was performed. The software can obtain the optimal solution in about 10-20 min even by a cheap personal computer with CPU of about 500 MHz, and the setup of the initial values is easy. In this report, the method of the reference is explained in detail, and the influence by the eclipse, J(sub 2) terms of the earth gravity field, and the solar cell degradation by radiation is stated. For the degradation model of the solar cell used for the optimization calculation, both the small amount of calculation and the less nonlinearity are desired. Currently, available model is the one presented in another reference, and this report also used it. Consequently, it turned out that there are some problems to be resolved in this degradation model. Although an effort which reduces the amount of calculation is carried out, it is still inadequate and the calculation of this model occupies the big portion of CPU time. Moreover, the nonlinearity is quite large and may obstruct the convergence depending on the objective function. Though the model used here has problems written above and it is based on the old data obtained in 1960s, it was well in agreement with degradation of the silicone cell of ETS-5 operated on the GEO during ten years in 1987 to 1997. In the future, development of the degradation model in consideration of the optimization use for the new cell types such as gallium arsenic cell, multi-junction cell, and CI(G)S thin film cell is required. | |||||||||
| ISSN | ||||||||||
| 収録物識別子タイプ | ISSN | |||||||||
| 収録物識別子 | 1345-7888 | |||||||||
| 書誌レコードID | ||||||||||
| 収録物識別子タイプ | NCID | |||||||||
| 収録物識別子 | AN00364784 | |||||||||
| 資料番号 | ||||||||||
| 内容記述タイプ | Other | |||||||||
| 内容記述 | 資料番号: AA0045401000 | |||||||||
| レポート番号 | ||||||||||
| 内容記述タイプ | Other | |||||||||
| 内容記述 | レポート番号: NASDA-TMR-020027 | |||||||||
